ADN mitocondrial: ¿Qué son las mitocondrias?
Diagrama mitocondrial animal. Crédito: Wikimedia Commons.
Los seres vivos están formados por millones de diminutas unidades de vida llamadas células que se componen de partes funcionales extremadamente pequeñas llamadas orgánulos. Una mitocondria es un orgánulo celular que tiene un papel extremadamente importante en el buen funcionamiento de la célula. También conocidas como el motor de la célula, las mitocondrias son responsables de producir energía química llamada ATP (trifosfato de adenosina), que es necesaria para que ocurran todos los procesos biológicos dentro del cuerpo. Si bien la producción de energía es la función más importante de las mitocondrias, los científicos le han dado demasiada importancia y han relegado o descuidado otras funciones importantes.
Cabe señalar que las mitocondrias también ayudan a almacenar calcio, regular el metabolismo, controlar la muerte celular y la señalización celular, y llevar a cabo otras funciones.
- Las mitocondrias tienen su propio genoma de alrededor de 16.500 pb que existe fuera del núcleo celular. Cada uno contiene 13 genes que codifican proteínas, 22 tRNA y 2 rRNA.
- Están presentes en grandes cantidades en cada celda, por lo que se requieren menos muestras para construir un árbol evolutivo.
- Tienen una mayor tasa de sustitución (mutaciones en las que un nucleótido se reemplaza por otro) que el ADN nuclear, lo que facilita la resolución de diferencias entre individuos estrechamente relacionados.
- Se heredan solo de la madre, lo que permite rastrear una línea genética directa.
- No se recombinan. El proceso de recombinación en el ADN nuclear (excepto el cromosoma Y) mezcla secciones de ADN de la madre y el padre creando una historia genética confusa.
¿Qué es la herencia mitocondrial?
Crédito: Academia Khan
El ADN mitocondrial es un tipo especial de ADN y muchas personas ni siquiera saben que este tipo de ADN realmente existe. La célula humana tiene dos tipos de ADN: ADN nuclear y ADN mitocondrial. Incluso tenemos 2 genomas separados, el genoma del ADN nuclear (que tiene forma lineal) y el genoma del ADN mitocondrial (que es circular). El ADN mitocondrial es bastante básico porque solo contiene 37 genes. En comparación con el ADN nuclear, que contiene unos 20.000 genes codificadores, podemos ver que el ADNmt tiene funciones codificadoras de proteínas limitadas pero importantes. 13 de los 37 genes que se encuentran en el ADNmt están involucrados en la producción de enzimas.
Lo que también es peculiar del MtDNA es el hecho de que este ADN es heredado por vía materna, los hombres y las mujeres heredan una copia del MtDNA de su madre. El ADN nuclear, por otro lado, se hereda por igual de ambos padres; un niño heredará el 50% de su ADN nuclear de la madre y el otro 50% de su padre.
Una copia de ADNmt se transmite completamente sin cambios, a través de la línea materna. Los machos no pueden transmitir su ADNmt a su descendencia, aunque heredan una copia de este de su madre.
Este modo de herencia se llama herencia matrilineal o mitocondrial . Hay servicios de pruebas de ADN mitocondrial disponibles que pueden ayudar a determinar el linaje materno o si las personas analizadas comparten la misma línea materna. La prueba de ADN de linaje usando MtDNA es ideal para probar orígenes biogenéticos antiguos y rastrear un linaje único. Por ejemplo, los científicos han utilizado el ADNmt para comparar el ADN de humanos vivos de diversos orígenes para construir árboles evolutivos. Los análisis de ADNmt sugieren que los humanos se originaron en África, aparecieron en una población fundadora hace unos 170.000 años y luego migraron a otras partes del mundo.
Enfermedades mitocondriales
La gravedad de una enfermedad mitocondrial en un niño depende del porcentaje de mitocondrias anormales (mutantes) en el óvulo que lo formó. Crédito: MDA.org
Si hay anomalías en las mitocondrias de la madre, su descendencia las heredará, pero si el padre tiene mitocondrias anormales, no transmitirá el defecto a sus hijos, ya que los machos no transmiten su ADNmt. El ADN mitocondrial desempeña un papel tan fundamental en el suministro de energía a la célula que el funcionamiento ineficaz del ADNmt puede provocar el mal funcionamiento de la célula o la muerte celular por completo. Las áreas que se ven principalmente afectadas por las enfermedades del ADNmt incluyen el cerebro, el corazón, el hígado, los músculos esqueléticos, los riñones y los sistemas endocrino y respiratorio.
Causa:
Alrededor del 15% de las enfermedades mitocondriales se deben a un defecto en el propio ADN mitocondrial. Este defecto puede surgir debido a una serie de factores externos, como la exposición a radiación dañina, toxinas, etc., o debido a una mezcla interna de la célula. La mayoría de las enfermedades mitocondriales se deben a un defecto en el ADN nuclear que controla la síntesis de proteínas mitocondriales. Un pequeño pero significativo porcentaje de enfermedades mitocondriales no se heredan sino que se adquieren.
Dado que las mitocondrias están presentes en todos los tipos de células, excepto en los glóbulos rojos, un defecto en un tipo de gen mitocondrial puede producir una anomalía en el cerebro mientras que, en otro individuo, puede producir una enfermedad en los riñones.
Tipos:
Dado que las mitocondrias están tan extendidas en el cuerpo y controlan funciones increíblemente diversas, las enfermedades de las mitocondrias son igualmente diversas.
Con mayor frecuencia causan enfermedades neuromusculares llamadas miopatías mitocondriales que tienen síntomas típicos de debilidad muscular, pérdida de tono y movimiento restringido, así como pérdida sensorial y pérdida del control motor.
Otros incluyen:
- Síndrome de Leigh: Se presenta con convulsiones, pérdida de memoria e insuficiencia respiratoria.
- Neuropatía óptica hereditaria de Lebers: hay una pérdida progresiva de la visión debido al daño en los nervios. Conduce a la ceguera en ambos ojos.
- Síndrome de Wolff-Parkinson-White: Es una enfermedad del corazón en la que se producen defectos de conducción.
- Diabetes y sordera: esta es una combinación de diabetes mellitus y sordera que ocurre debido a una enfermedad mitocondrial.
- Otras enfermedades incluyen anormalidades de los músculos en el tracto gastrointestinal, extremidades, corazón, pulmones, etc.
En general, hay debilidad muscular, crecimiento deficiente y pérdida visual y de memoria. Otros sistemas de órganos también pueden estar involucrados, lo que resulta en enfermedades cardíacas, pulmonares, renales, defecaciones alteradas y problemas hepáticos, daño cerebral y pérdida de la audición. Los estudios también han encontrado vínculos entre ciertos tipos de cáncer y el ADNmt; los han relacionado a través de subproductos conocidos como especies reactivas de oxígeno (ROS) producidas por el ADNmt. Las enfermedades mitocondriales son un grupo intensivo y diverso de defectos hereditarios o adquiridos que causan daño y disfunción de órganos de leves a graves, lo que resulta en una mala calidad de vida. No tienen cura y son progresivas, a menudo conduciendo a la muerte.
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